Via de sinalização RhoA/Rho quinase/mDia

As Rho GTPases constituem uma família distinta dentro da super-família Ras e são encontradas em todas as células eucarióticas. A super-família Ras é composta por aproximadamente 60 proteínas pequenas, monoméricas, que são divididas em cinco grupos principais: Ras, Rho, Rab, Arf e Ran (41, 42). A família das Rho GTPase consiste de 20 genes em seres humanos, e é subdividida em 8 subfamílias: Rac/RhoG, Rho, Cdc42/RhoQ /RhoJ, RhoF/RhoD, Rnd RhoBTB, RhoH e a subfamília RhoU/RhoV (43).

Assim como as outras GTPases, as proteínas Rho GTPases ciclam entre um estado ativo (ligado a GTP) e um estado inativo (ligado a GDP). Quando estão no estado ativo, as GTPases reconhecem proteínas-alvo efetoras na membrana celular e geram uma resposta biológica até retornarem ao estado inativo. O ciclo de ativação das GTPases é regulado por três grupos de proteínas, os fatores de troca guanina-nucleotídeo (GEFs –

guanine-nucleotide exchange factors), que leva à ativação das Rho GTPases, através da

catalisação da troca de GDP para GTP (44); as proteínas ativadoras de GTPases (GAPs –

GTPases-activating proteins), por sua vez, estimulam a atividade GTPase intrínseca para

inativação das Rho GTPases (45); e a terceira família é a das proteínas Rho GDIs (guanine

nucleotide dissociation inhibitors), composta apenas por 3 membros ainda pouco estudados

(GD1, GDI2 e GDI3), cujas funções parecem ser antagonizar as ações tanto de GEFs quanto de GAPs. Proteínas Rho GDIs podem bloquear a dissociação das Rho GTPases ao GDP, mantendo-as no estado inativo (46) ou inibindo a hidrólise de GTP intrínseca e catalisada por GAPs (47), sendo capazes de agir nos dois pontos do ciclo de ativação/inativação das Rho GTPases. Uma terceira habilidade das Rho GDIs é estimular a liberação das Rho GTPases das membranas celulares (48), impedindo sua interação com efetores. O ciclo de ativação/inativação das Rho GTPases está representado na Figura 2. Uma vez ativas quando ligadas ao GTP, as Rho GTPases se ligam a diferentes proteínas efetoras, as quais incluem

proteínas quinases, ativadores de polimerização de actina assim como adaptadores de proteínas, e desencadeiam uma cascata de sinalização para direcionar a resposta celular (42, 49).

Figura 2. Ciclo de ativação das Rho GTPases. A ligação das Rho GTPases com GTP e subsequente ativação é catalisada por GEFs. Quando ligadas ao GTP interagem com diferentes efetores para executar suas funções. As GAPs promovem a hidrólise de GTP para inativar a proteína. GDIs constituem mais um passo da regulação, o sequestro de proteínas no citoplasma. [Adaptado (42)].

As Rho GTPases regulam muitas outras vias de transdução de sinais além das vias relacionadas ao citoesqueleto de actina, incluindo a via dos fatores de transcrição NFκB (fator nuclear κB) e SRF (Fator de Resposta ao Soro) (50, 51) e da quinase C-Jun N-terminal (JNK) (52). Portanto, elas participam da polaridade celular, transcrição gênica, progressão do ciclo celular, dinâmica de microtúbulos, adesão célula-célula, transporte de vesículas e uma variedade de atividades enzimáticas (53-56). Esta enorme quantidade de funções está relacionada ao grande número de proteínas efetoras já identificadas. As proteínas efetoras interagem especificamente com as Rho GTPases na sua forma ativa, ligadas a GTP, levando à ativação de diversas vias de sinalização que culminam na resposta celular.

As proteínas Rho têm uma função central na regulação da morfologia celular, polaridade e locomoção, através dos seus efeitos sobre a polimerização da actina, contração da acto-miosina, adesão celular e dinâmica de microtúbulos (11). Entre os membros mais estudados da família das Rho GTPases estão a RhoA, Rac1 e Cdc42, pois foram os primeiros a serem reportados com importantes funções celulares relacionadas ao citoesqueleto de actina. As três isoformas de Rho estão presentes em todos os vertebrados superiores e apresentam 85% de identidade na sequência de aminoácidos. Enquanto RhoA tem sido extensivamente

estudada, as funções de RhoB e RhoC ainda não foram muito investigadas. A expressão da forma constitutivamente ativa de RhoA induz a organização dos filamentos de actina e miosina contráteis (formação de fibras de estresse) (57). Rac1 induz a formação de protrusões de actina na superfície celular (lamelipódia) e Cdc42 induz a formação de extensões membranares também ricas em actina (filopódia) (57, 58).

Os dois principais efetores de RhoA são a Rho quinase (ROCK) e a mDia (mammalian homolog of Drosophila diaphanous) (59). A ROCK fosforila diretamente um grande número de reguladores de citoesqueleto de actina, incluindo a cadeia leve de miosina fosfatase (MLC phpsphatase) e LIM quinase (LIMK). A fosforilação direta da cadeia leve de miosina ou de cadeia leve da miosina fosfatase tem um impacto imediato sobre o nível de miosina fosforilada da cadeia leve, que contribui para a contractilidade (59, 60). A ativação de LIMK por ROCK tem sido associada ao fosforegulação de cofilina. A cofilina tem se mostrado ser um dos principais reguladores no processo de nucleação e o nivelamento das protrusões de actina (61).

As proteínas mDia pertencem à família das forminas de fatores de nucleação de actina (62), sendo as mDia1 e mDia2 as mais estudadas, uma vez que mostraram ser ativadas pelas isoformas de Rho alterando a motilidade celular e resultando em rearranjos específicos no citoesqueleto de actina das Rho. Uma vez ligada à alguma isoforma de Rho, as forminas tem a função de produzir longos e finos filamentos de actina, através da polimerização e nucleação da actina, que por sua vez, formarão as fibras de stress de actina e filopódia (63), além poder cooperar com a Rho quinase mediando a reorganização de actina induzida por isoformas de Rho (64).

Figura 3. Via de sinalização de RhoA. A RhoA em seu estado ativo interage com suas respectivas proteínas efetoras, que levam à contractilidade da miosina e à estabilização da actina. [Adaptado (59)].